-.z.---.可修編.成績評定表學(xué)生周曉陽班級**1203010215專業(yè)自動化課程設(shè)計題目液體混合裝置控制的模擬評語組長簽字：成績?nèi)掌?0年月日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院自動化與電氣工程學(xué)院專業(yè)自動化學(xué)生班級**課程設(shè)計題目液體混合裝置控制的模擬實踐教學(xué)要求與任務(wù):1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計；2、液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計；3、液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計；4、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析；5、編寫課程設(shè)計報告。工作計劃與進(jìn)度安排:第19周：查閱相關(guān)資料、了解設(shè)計容，完成硬件設(shè)計。第1-2天：1深入了解課程設(shè)計容及任務(wù)。2查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計方案。第3-5天:1通過相關(guān)資料，明確完善設(shè)計方案。2完成硬件設(shè)計，選擇PLC型號、設(shè)計系統(tǒng)流程圖、列出I/O分配表，設(shè)計I/O接線圖。第20周：完成軟件設(shè)計，并進(jìn)行調(diào)試第1-2天：完成軟件設(shè)計，利用STEP7-Micro/WIN進(jìn)行梯形圖或指令表設(shè)計。第3天：對設(shè)計程序進(jìn)行調(diào)試。第4天：課程設(shè)計結(jié)果驗收，完成課程設(shè)計報告。第5天：針對所完成課程設(shè)計題目進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長：201年月日-.z.摘要PLC是以計算機技術(shù)為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應(yīng)用于工業(yè)混合攪拌設(shè)備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設(shè)備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準(zhǔn)確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運行。另外，PLC還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關(guān)鍵詞：PLC，液位傳感器，定時器目錄一引言2二系統(tǒng)總體方案設(shè)計22.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理22.2系統(tǒng)的整體設(shè)計要求22.3系統(tǒng)方案的設(shè)計2三液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計23.1硬件的選型23.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取2液位傳感器的選擇2攪拌電機的選擇23.2PLC的I/O分配表23.3PLC的I/O接線圖I四液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計24.1編程軟件的介紹24.2程序設(shè)計2五系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析2六總結(jié)錯誤！未定義書簽。七參考文獻(xiàn)2-.z.一引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，各種工業(yè)自動化的不斷升級，對于工人的素質(zhì)要求也逐漸提高。在生產(chǎn)的第一線有著各種的自動加工系統(tǒng)，其中多種原材料混合在加工，是其中最為常見的一種。在工藝加工最初，把多種原料再合適的時間和條件下進(jìn)行需要的加工以得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進(jìn)行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動化操作，但這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實際需要。實際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。在生產(chǎn)過程、科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，可編程序自動控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣泛的,因此,了解和學(xué)習(xí)這些重要技術(shù)對高校自動化專業(yè)的學(xué)生來說,已是必不可少。摻混PLC控制系統(tǒng)這個課題具有其重要的意義。本課題摻混PLC控制系統(tǒng)，其目的就是以PLC為核心，配合智能儀表，完成系統(tǒng)功能控制，狀態(tài)顯示，信息檢測和報警硬件組建所需要的PLC和傳感器等元件的選擇，實現(xiàn)對摻混的自動控制以及運行狀態(tài)的檢測功能和顯示功能。用PLC對摻混進(jìn)行控制，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡單、服務(wù)功能增強、系統(tǒng)的可靠性大大提高，且節(jié)省了成本，使摻混系統(tǒng)的性能價格比提高。二系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理液體混合裝置控制的模擬實驗面板圖：圖2.1模擬實驗面板圖此面板中，液面?zhèn)鞲衅饔免o子開關(guān)來模擬，啟動、停止用動合按鈕來實現(xiàn)，液體A閥門、液體B閥門、混合液閥門的打開與關(guān)閉以及攪勻電機的運行與停轉(zhuǎn)用發(fā)光二極管的點亮與熄滅來模擬。2.2系統(tǒng)的整體設(shè)計要求在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進(jìn)料、混合、卸料的功能，控制要求如下：本裝置為兩種液體混合模擬裝置，SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅鳎后wA、B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機，控制要求如下：初始狀態(tài):裝置投入運行時，液體A、B閥門關(guān)閉，混合液閥門打開20秒將容器放空后關(guān)閉。啟動操作:按下啟動按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規(guī)律操作：液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時，關(guān)閉液體B閥門，攪勻電機開始攪勻。攪勻電機工作6秒后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。停止操作:按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。2.3系統(tǒng)方案的設(shè)計通過PLC接收液位傳感器的信號，然后控制電磁閥的開關(guān)，以及電動機對兩種溶液的混合攪拌，并一直重復(fù)這個過程，實現(xiàn)液體混合裝置控制的模擬過程。測量液位傳感器信號測量液位傳感器信號控制控制液體混合液體混合裝置PLC液體進(jìn)出電機電磁閥液體進(jìn)出電機電磁閥攪拌攪拌液體圖2.3系統(tǒng)設(shè)計示意圖三液體混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1硬件的選型3.1.1可編程邏輯控制器PLC的選取模擬實驗中，最主要選取的是可編程邏輯控制器PLC，本課題選取西門子S7-200PLC。SIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。1.CPU單元設(shè)計：集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU226分別輸出280，400mA。可用作負(fù)載電源。2.不同的設(shè)備類型：CPU221~226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。3.本機數(shù)字量輸入/輸出點：CPU221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU224具有14個輸入點和10個輸出點。CPU226具有24個輸入點和16個輸出點。4.中斷輸入：允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。5.高速計數(shù)器（1）CPU221/222：4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。（2）CPU224/226：6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。（3）CPU222/224/226：可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進(jìn)行擴展。可使用仿真器（選件）對本機輸入信號進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。（4）模擬電位器：CPU221/2221個。CPU224/2262個。（5）脈沖輸出：2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進(jìn)電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務(wù)。（6）實時時鐘：例如為信息加注時間標(biāo)記，記錄機器運行時間或?qū)^程進(jìn)行時間控制。（7）EEPROM存儲器模塊（選件）：可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。（8）電池模塊：用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。液位傳感器的選擇本課題選用LSF-2.5型液位傳感器。其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點或多點液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1.工作壓力可達(dá)2.5Mpa；2.工作溫度上限為125；3.觸點壽命為100萬次℃；4.觸點容量為70W；5.開關(guān)電壓為24VDC；6.切換電流為0.5A。攪拌電機的選擇選用EJ15-3型電動機。其中“E”表示電動機，“J”表示交流的，15為設(shè)計序號，3為最大工作電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。1.額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；2.電動機運行地點的海拔不超過1000m。工作溫度-15~40℃/濕度≤90%；3.EJ15系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。3.2PLC的I/O分配表輸入/輸出接線列表：面板SB1SB2SL1SL2SL3YV1YV2YV3YKMPLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3表3.2I/O分配表SB13.3PLC的I/O接線圖SB1YV1Q0.0I0.0YV1Q0.0I0.0SB2SB2YV2Q0.1I0.1YV2Q0.1I0.1SL1Q0.2I0.2S7-200SL1Q0.2I0.2YV3Q0.3I0.3CPU226YV3Q0.3I0.3SL2SL2攪拌機M攪拌機MI0.4SL3SL3AC220VAC220VDC24VDC24VDC24VDC24V圖3.3PLC外部接線圖四液體混合裝置控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1編程軟件的介紹STEP7-Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATICS7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運行監(jiān)控等容?；竟δ埽篠TEP7-Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實現(xiàn)以下功能。1.在脫機（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機方式時，計算機與PLC斷開連接，此時能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計算機的磁盤上。2.在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。3.在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯誤處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。4.對用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。5.設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。4.2程序設(shè)計本課題采用可編程控制器梯形圖作為編程語言，標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點：1.它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。2.梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。3.部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU部使用。4.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。5.PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。本課題程序如下：SQ0.31RQ0.01SQ0.11SQ0.0M10.2M10.3M10.3M10.0T38M20.01SM20.0M10.0M11.3I0.4M11.2M11.3I0.4I0.3M10.3PM10.2PI0.2M10.1M10.0PI0.1I0.0網(wǎng)絡(luò)1SQ0.31RQ0.01SQ0.11SQ0.0M10.2M10.3M10.3M10.0T38M20.01SM20.0M10.0M11.3I0.4M11.2M11.3I0.4I0.3M10.3PM10.2PI0.2M10.1M10.0PI0.1I0.0網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)6網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)7網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)8網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)9網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)10網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)1111網(wǎng)絡(luò)12網(wǎng)絡(luò)13網(wǎng)絡(luò)14網(wǎng)絡(luò)15網(wǎng)絡(luò)16網(wǎng)絡(luò)17網(wǎng)絡(luò)18網(wǎng)絡(luò)19網(wǎng)絡(luò)20網(wǎng)絡(luò)21網(wǎng)絡(luò)22TON100msPT+60+60INT37M11.21RM20.1T381SM20.1M11.21RQ0.2T381SQ0.2M11.4M11.5M12.4Q0.3M11.4M11.5M12.4Q0.3M12.4Q0.3100msTONPTINT37Q0.31RQ0.3RT371Q0.1M10.2網(wǎng)絡(luò)12網(wǎng)絡(luò)13網(wǎng)絡(luò)14網(wǎng)絡(luò)15網(wǎng)絡(luò)16網(wǎng)絡(luò)17網(wǎng)絡(luò)18網(wǎng)絡(luò)19網(wǎng)絡(luò)20網(wǎng)絡(luò)21網(wǎng)絡(luò)22TON100msPT+60+60INT37M11.21RM20.1T381SM20.1M11.21RQ0.2T381SQ0.2M11.4M11.5M12.4Q0.3M11.4M11.5M12.4Q0.3M12.4Q0.3100msTONPTINT37Q0.31RQ0.3RT371Q0.1M10.2五系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析1.調(diào)試（1）調(diào)試過程：運用調(diào)試程序進(jìn)行系統(tǒng)靜調(diào)。模擬兩種液體混合裝置的操作過程，對控制程序作一些改動，使之變成可連續(xù)運行的調(diào)試程序。具體作法如下：運行STEP7-Micro/WIN32編程軟件，使PLC進(jìn)入運行方式后：按下啟動按鈕SB1，裝置液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時，SL2接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達(dá)SL1時，關(guān)閉液體B閥門，攪勻電機開始攪勻。攪勻電機工作6秒后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。當(dāng)按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。（2）調(diào)試結(jié)果模擬示意圖圖5.1啟動示意圖圖5.2液面到達(dá)SL2時示意圖圖5.2液面到達(dá)SL1時示意圖圖5.2放出混合液體時示意圖2.結(jié)果分析基于以上設(shè)計與調(diào)試，兩種液體混合裝置的系統(tǒng)設(shè)計基本結(jié)束。測試結(jié)果滿足課題給定要求。結(jié)束語此次機plc課程設(shè)計是非常難得的一次理論與實踐相結(jié)合的機會，通過這次對“多種液體自動混合裝置的PLC控制”的設(shè)計使我擺脫了單純理論學(xué)習(xí)的狀態(tài)和眼高手低的毛病，使我了解到PLC的重要性。在此次計中，我們遇到了許多困難，通過對自身的查找，